2024年3月6日发(作者：曾茹云)

机械设计基础作业集

第9章 机械零件设计概论

9—1填空题

（1）判断机械零件强度的两种方法是 及 ；其相应的强度条件式分

别为 及 。

（2） 在静载荷作用下的机械零件，不仅可以产生 应力，也可能产生 应力。

（3） 在变应力工况下，机械零件的强度失效是 ；这种损坏的断面包括 及

两部分。

（4） 钢制零件的-N曲线上，当疲劳极限几乎与应力循环次数N无关时，称为 循环疲劳；而当N

（5）零件表面的强化处理方法有 、 、 等。

（6）机械零件受载荷时，在 处产生应力集中，应力集中的程度通常随材料强度的增大而 。

9—2选择题

（1）零件的设计安全系数为 。

A 零件的极限应力比许用应力 B 零件的极限应力比零件的工作应力

C 零件的工作应力比许用应力 D 零件的工作应力比零件的极限应力

（2）对大量生产、强度要求高、尺寸不大、形状不复杂的零件，应选择 。

A 自由锻造的毛坯 B 冲压毛坯 C 模锻毛坯 D 铸造毛坯

（3）从经济和生产周期性考虑，单件生产的箱体最好采用 。

A 铸铁件 B 铸钢件 C 焊接件 D 塑料件

（4）我国国家标准代号是 ，国际标准化组织的标准代号是 ，原机械工业部标准代号是 。

A ZB B GB C JB D YB

E DIN F ISO

（5） 零件的截面形状一定，当截面尺寸增大时，其疲劳极限值将随之 。

A 增加 B 不变 C 降低 D 规律不定

（6）某钢制零件材料的对称循环弯曲疲劳极限-1=300MPa，若疲劳曲线指数m=9，应力循环基数N0=107，当该零件工作的实际应力循环次数N=105时，则按有限寿命计算，对应于N的疲劳极限

-1N为 MPa。

A 300 B 420 C 500.4 D 430.5

（7） 某结构尺寸相同的零件,当采用 材料制造时,其有效应力集中系数最大。

A HT200 B 35号钢 C 40CrNi D 45号钢

（8）某个40Cr钢制成的零件，已知B=750MPa，s=550MPa，-1=350MPa，ψσ=0.25，零件危险截面处的最大工作应力量max=185MPa，最小工作应力min=-75MPa，疲劳强度的综合影响系数Kσ=1.44，则当循环特性r=常数时，该零件的疲劳强度安全系数Sca为 。

A 2.97 B 1.74 C 1.90 D 1.45

（9） 对于循环基数N0=107的金属材料，下列公式中， 是正确的。

A

rNC B

rNmmC C 寿命系数kNmN/N0 D 寿命系数kN<1.0

班 级姓 名学 号- 1 -

（10） 已知某转轴在弯—扭复合应力状态下工作，其弯曲与扭转作用下的计算安全系数分别为Sσ=6.0、Sτ=18.0，则该轴的实际计算安全系数为 。

成 绩任课教师批改日期

机械设计基础作业集

A 12.0 B 6.0 C 5.69 D 18.0

（11）在载荷和几何尺寸相同的情况下，钢制零件间的接触应力 铸铁零件间的接触应力。

A 大于 B 等于 C 小于 D 小于等于

（12）两零件的材料和几何尺寸都不相同，以曲面接触受载时，两者的接触应力值 。

A 相等 B 不相等

C 是否相等与材料和几何尺寸有关 D 材料软的接触应力值大

（13） 两等宽的圆柱体接触，其直径d1=2d2，弹性模量E1=2E2，则其接触应力为 。

A H1=H2

B H1=2H2 C H1=4H2

D H1=8H2

（14） 在图中示出圆柱形表面接触的情况下，各零件间的材料、宽度均相同，受力均为正压力F，则 的接触应力最大。

F

d1F

Fd1

Fd3

d2

d1d3d2

d1

A B C D

题（14）图

(15) 在上题A图中，d2=2d1，小圆柱的弹性模量为E1，大圆柱的弹性模量为E2，E为一定值，大小圆柱的尺寸及外载荷F一定，则在以下四种情况中， 的接触应力最大， 的接触应力最小。

A E1=E2=E/2 B E1=E、E2=E/2 C E1=E/2、E2=E D E1=E2=E

9—3 通过热处理可改变毛坯或零件的内部组织，从而改善它的力学性能。钢的常用热处理方法有：退火、正火、淬火、调质、表面淬火和渗碳淬火等。试选择其中三种加以解释并简述其应用。

9—4 写出下列材料的名称并按小尺寸试件查出材料的抗拉强度σB（MPa）、屈服极限σS（MPa）、延伸率δ（%）：Q235，45，40MnB，ZQ270-500，HT200，QT500-7，ZCuZn10P1，ZAlSi12。

9—5 试求把14号热轧工字钢（材料为Q235）沿轴线拉断时所需的最小拉力。

9—6 图示弓架材料为45号钢，已知尺寸：a=65mm、

B=16mm、h=50mm，试按弓架强度计算其所能承受的

最大工作载荷F（计算时安全系数S=2）并绘出应力分

Fha布图。

9—7 一钢制圆轴d=30mm，用平键与轮毂相联，试选

b择键的断面尺寸b×h，确定键槽的尺寸并绘制此平键

F联接的横截面图。

9— 8 一对齿轮作单向传动，试问：（1）轮齿弯曲应力

可看成哪类循环变应力？（2）两轮齿数为Z1=19，Z2

题9—6图

=80，小齿轮主动，转速n1=200r/min，预定使用期限为

500h，在使用期限终止时，大齿轮应力循环总次数N是多少？（3）设大齿轮材料疲劳极限为σ-1，循环基数N0=107，那么对应于循环总次数N的疲劳极限能提高多少？

9—9 齿轮传动中，齿面接触应力可以看成哪类班 级成 绩循环变应力？为什么？

姓 名学 号- 2 -

任课教师批改日期

2024年3月6日发(作者：曾茹云)

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第9章 机械零件设计概论

9—1填空题

（1）判断机械零件强度的两种方法是 及 ；其相应的强度条件式分

别为 及 。

（2） 在静载荷作用下的机械零件，不仅可以产生 应力，也可能产生 应力。

（3） 在变应力工况下，机械零件的强度失效是 ；这种损坏的断面包括 及

两部分。

（4） 钢制零件的-N曲线上，当疲劳极限几乎与应力循环次数N无关时，称为 循环疲劳；而当N

（5）零件表面的强化处理方法有 、 、 等。

（6）机械零件受载荷时，在 处产生应力集中，应力集中的程度通常随材料强度的增大而 。

9—2选择题

（1）零件的设计安全系数为 。

A 零件的极限应力比许用应力 B 零件的极限应力比零件的工作应力

C 零件的工作应力比许用应力 D 零件的工作应力比零件的极限应力

（2）对大量生产、强度要求高、尺寸不大、形状不复杂的零件，应选择 。

A 自由锻造的毛坯 B 冲压毛坯 C 模锻毛坯 D 铸造毛坯

（3）从经济和生产周期性考虑，单件生产的箱体最好采用 。

A 铸铁件 B 铸钢件 C 焊接件 D 塑料件

（4）我国国家标准代号是 ，国际标准化组织的标准代号是 ，原机械工业部标准代号是 。

A ZB B GB C JB D YB

E DIN F ISO

（5） 零件的截面形状一定，当截面尺寸增大时，其疲劳极限值将随之 。

A 增加 B 不变 C 降低 D 规律不定

（6）某钢制零件材料的对称循环弯曲疲劳极限-1=300MPa，若疲劳曲线指数m=9，应力循环基数N0=107，当该零件工作的实际应力循环次数N=105时，则按有限寿命计算，对应于N的疲劳极限

-1N为 MPa。

A 300 B 420 C 500.4 D 430.5

（7） 某结构尺寸相同的零件,当采用 材料制造时,其有效应力集中系数最大。

A HT200 B 35号钢 C 40CrNi D 45号钢

（8）某个40Cr钢制成的零件，已知B=750MPa，s=550MPa，-1=350MPa，ψσ=0.25，零件危险截面处的最大工作应力量max=185MPa，最小工作应力min=-75MPa，疲劳强度的综合影响系数Kσ=1.44，则当循环特性r=常数时，该零件的疲劳强度安全系数Sca为 。

A 2.97 B 1.74 C 1.90 D 1.45

（9） 对于循环基数N0=107的金属材料，下列公式中， 是正确的。

A

rNC B

rNmmC C 寿命系数kNmN/N0 D 寿命系数kN<1.0

班 级姓 名学 号- 1 -

（10） 已知某转轴在弯—扭复合应力状态下工作，其弯曲与扭转作用下的计算安全系数分别为Sσ=6.0、Sτ=18.0，则该轴的实际计算安全系数为 。

成 绩任课教师批改日期

机械设计基础作业集

A 12.0 B 6.0 C 5.69 D 18.0

（11）在载荷和几何尺寸相同的情况下，钢制零件间的接触应力 铸铁零件间的接触应力。

A 大于 B 等于 C 小于 D 小于等于

（12）两零件的材料和几何尺寸都不相同，以曲面接触受载时，两者的接触应力值 。

A 相等 B 不相等

C 是否相等与材料和几何尺寸有关 D 材料软的接触应力值大

（13） 两等宽的圆柱体接触，其直径d1=2d2，弹性模量E1=2E2，则其接触应力为 。

A H1=H2

B H1=2H2 C H1=4H2

D H1=8H2

（14） 在图中示出圆柱形表面接触的情况下，各零件间的材料、宽度均相同，受力均为正压力F，则 的接触应力最大。

F

d1F

Fd1

Fd3

d2

d1d3d2

d1

A B C D

题（14）图

(15) 在上题A图中，d2=2d1，小圆柱的弹性模量为E1，大圆柱的弹性模量为E2，E为一定值，大小圆柱的尺寸及外载荷F一定，则在以下四种情况中， 的接触应力最大， 的接触应力最小。

A E1=E2=E/2 B E1=E、E2=E/2 C E1=E/2、E2=E D E1=E2=E

9—3 通过热处理可改变毛坯或零件的内部组织，从而改善它的力学性能。钢的常用热处理方法有：退火、正火、淬火、调质、表面淬火和渗碳淬火等。试选择其中三种加以解释并简述其应用。

9—4 写出下列材料的名称并按小尺寸试件查出材料的抗拉强度σB（MPa）、屈服极限σS（MPa）、延伸率δ（%）：Q235，45，40MnB，ZQ270-500，HT200，QT500-7，ZCuZn10P1，ZAlSi12。

9—5 试求把14号热轧工字钢（材料为Q235）沿轴线拉断时所需的最小拉力。

9—6 图示弓架材料为45号钢，已知尺寸：a=65mm、

B=16mm、h=50mm，试按弓架强度计算其所能承受的

最大工作载荷F（计算时安全系数S=2）并绘出应力分

Fha布图。

9—7 一钢制圆轴d=30mm，用平键与轮毂相联，试选

b择键的断面尺寸b×h，确定键槽的尺寸并绘制此平键

F联接的横截面图。

9— 8 一对齿轮作单向传动，试问：（1）轮齿弯曲应力

可看成哪类循环变应力？（2）两轮齿数为Z1=19，Z2

题9—6图

=80，小齿轮主动，转速n1=200r/min，预定使用期限为

500h，在使用期限终止时，大齿轮应力循环总次数N是多少？（3）设大齿轮材料疲劳极限为σ-1，循环基数N0=107，那么对应于循环总次数N的疲劳极限能提高多少？

9—9 齿轮传动中，齿面接触应力可以看成哪类班 级成 绩循环变应力？为什么？

姓 名学 号- 2 -

任课教师批改日期